计算机基础与计算思维

适用于非计算机专业的信息技术知识普及 

本课程分两个阶段，*阶段为现代信息技术，计划课时6周左右。主要让学生了解计算机软、硬件工作原理、网络、大数据、人工智能等方面的基础知识，熟练操作office办公自动化软件等；第二阶段为计算思维培养，计划课时为7周左右。讲授“计算平台——问题求解——数据处理”的过程，使学生掌握问题求解的方法与手段及正确的科学思维模式，并初步具备运用程序设计的思想与方法求解实际问题的能力，为后续计算机程序设计等课程的深入学习奠定良好的基础。

目录

第1章计算机组成及工作原理

1.1计算机概述

1.1.1计算机发展历史

1.1.2计算机分类

1.2微电子技术

1.2.1集成电路

1.2.2摩尔定律

1.3计算机的组成与工作原理

1.3.1图灵机和冯·诺依曼体系结构

1.3.2计算机的硬件结构

1.3.3计算机的工作原理

1.4PC的组件

1.4.1主板

1.4.2CPU

1.4.3存储器

1.4.4输入设备与输出设备

习题

阅读材料11： 智能手机

阅读材料12： 未来计算机

第2章计算机软件与信息表示

2.1软件概述

2.1.1程序与软件

2.1.2软件的分类

2.2操作系统

2.2.1操作系统概述

2.2.2操作系统的功能

2.2.3常见操作系统

2.3信息与信息表示

2.3.1信息与信息技术

2.3.2数制与数制转换

2.3.3数值的编码

2.3.4文本的编码

2.3.5图像的编码

2.3.6其他信息的编码

习题

阅读材料21： 软件的发展历史

阅读材料22： iOS和Android系统的起源

第3章计算机网络与信息安全

3.1通信技术

3.1.1通信系统

3.1.2网络传输介质

3.1.3网络互连设备

3.1.4数据交换技术

3.1.5多路复用技术

3.2计算机网络基础

3.2.1计算机网络概述

3.2.2计算机网络的组成

3.2.3计算机网络的分类

3.2.4计算机网络体系结构

3.3局域网

3.3.1局域网简介

3.3.2以太网

3.3.3无线局域网

3.4Internet

3.4.1Internet简介

3.4.2IP地址

3.4.3常用Internet服务

3.4.4移动互联网

3.5信息安全

3.5.1信息安全概述

3.5.2数据加密技术

3.5.3公钥基础设施安全技术

3.5.4数字签名技术

3.5.5身份鉴别技术

3.5.6防火墙

3.5.7计算机病毒及其防治

习题

阅读材料： 计算机网络的发展历史

第4章计算机新技术

4.1云计算

4.1.1云计算概述

4.1.2云计算的分类

4.1.3云计算的关键技术及存在的问题

4.2人工智能

4.2.1人工智能概述

4.2.2人工智能的研究途径

4.2.3人工智能的研究目标

4.2.4人工智能的研究领域

4.2.5人工智能的进展

4.3物联网

4.3.1物联网概述

4.3.2物联网的关键技术

4.3.3物联网的应用

4.4虚拟现实与增强现实技术

4.4.1虚拟现实技术概述

4.4.2虚拟现实技术基础及硬件设备

4.4.3增强现实技术概述

4.4.4虚拟现实和增强现实的应用

习题

阅读材料： 人工智能的应用——AlphaGo

第5章大数据技术

5.1大数据概述

5.1.1大数据的发展背景

5.1.2大数据的基本概念

5.1.3典型大数据应用实例

5.1.4大数据处理的基本流程

5.2大数据的获取

5.2.1大数据来源

5.2.2大数据采集

5.2.3互联网数据抓取

5.2.4数据预处理

5.3大数据存储

5.3.1数据库基础

5.3.2关系型数据库

5.3.3非关系型数据库

5.3.4大数据存储关键技术

5.4大数据计算

5.4.1主要的大数据计算模式

5.4.2大数据处理架构Hadoop

5.4.3MapReduce

5.4.4Spark

5.5大数据分析

5.5.1数据分析简介

5.5.2数据挖掘

5.5.3大数据与深度学习

5.6大数据可视化

5.6.1数据可视化简介

5.6.2数据可视化工具

5.6.3大数据可视化典型案例

习题

阅读材料： 大数据竞赛平台——Kaggle

第6章计算思维与程序设计

6.1计算思维基础

6.1.1计算思维的概念

6.1.2计算思维与算法

6.1.3算法与程序

6.1.4程序设计

6.2一个简单的计算机程序

6.2.1程序代码

6.2.2空白和注释

6.2.3预处理指令

6.2.4函数

6.2.5程序输出

6.2.6程序的编译运行

6.3顺序结构程序

6.3.1数据与输出

6.3.2数据输入

6.3.3算术运算

6.3.4使用函数

6.3.5几个常用函数

6.4选择结构程序

6.4.1关系运算

6.4.2逻辑运算

6.4.3if语句

6.4.4if语句嵌套

6.4.5switch语句

6.5循环结构程序

6.5.1while循环

6.5.2dowhile循环

6.5.3for循环

6.5.4循环嵌套

6.6Windows窗口程序

6.6.1Windows窗口程序结构

6.6.2创建Windows窗口程序

6.6.3输出文本

6.6.4绘制图形

6.6.5输入处理

6.6.6几个重要消息

习题

阅读材料： 程序之美

参考文献

前言
计算机及相关技术的发展与应用在当今社会生活中发挥着前所未有且越来越重要的作用，计算机与人们的生活息息相关，是不可或缺的工作工具和生活工具，因此计算机教育应面向社会，与时代同行。为进一步推动高等学校计算机基础教育的发展，*高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布了《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》（简称白皮书）。白皮书建议各高等学校在课程设置中采用“1 X”方案，即“大学计算机基础”课程 若干必修或选修课程。
目前，“大学计算机基础”课程主要由理论部分和实践部分构成，本书是为“大学计算机基础”课程的理论部分编写的。全书内容共分6章。第1章是计算机组成及工作原理； 第2章是计算机软件与信息表示； 第3章是计算机网络与信息安全； 第4章是计算机新技术； 第5章是大数据技术； 第6章是计算思维与程序设计。其中，第1~3章重点对计算机信息技术相关的基础知识进行全景式介绍，属于基本原理性质的内容，讲解力求简洁与说理透彻。第4章属于技术性质的内容，进行粗线条的介绍，允许初学者“知其然而不知其所以然”，将来在学习和工作中还可以进一步学习和加深理解。随着大数据技术的迅猛发展，数据科学与大数据技术越来越重要，已被列为国家重大发展战略。越来越多的专业领域都需要和大数据技术结合，因此，第5章着重介绍了大数据技术。同时，计算思维的培养是由九校联盟（C9）率先从美国藤校引入到国内的计算机基础类课程，经过几年的实践在国内已经取得了较好的效果，*高等学校计算机基础课程教学指导委员会建议有条件的高校开设相关内容的教学，因此，第6章重点介绍计算思维和程序设计基础。
本书由熊福松任主编，黄蔚、李小航任副主编，张志强主审，全书由熊福松统稿。
参与编写的人员还有苏州大学计算机科学与技术学院大学计算机教学部的曹国平、陈建明、顾红其、郭芸、黄斐、蒋银珍、金海东、李海燕，凌云、卢晓东、马知行、钱毅湘、邵俊华、沈玮、王民、王朝晖、魏慧、吴瑾、徐丽、张建、章建民、甄田甜、周红、周克兰、朱峰、邹羚，

同时，本书的出版得到了江苏省高等教育教改立项研究课题（2017JSJG532）的资助，在此一并表示衷心的感谢！

本书的编写力求做到由浅入深、层次分明、概念清晰，在选取案例时追求生动、通俗易懂，同时涉及的知识点尽量是全面、实用且新颖的。由于编者水平有限及时间仓促，书中难免存在不足之处，敬请广大读者和同行不吝指正。
编者
2018年4月